車用液晶面板的設(shè)計(jì)技巧及發(fā)展動向分析

前言　　

90年代內(nèi)置TFT屏幕的汽車導(dǎo)航儀問世至今歷經(jīng)20年的發(fā)展，目前已經(jīng)成為生活中隨處可見的數(shù)字電子產(chǎn)品，日本地區(qū)超過70%的新車配備導(dǎo)航儀。

根據(jù)調(diào)查，多數(shù)日本人希望可以在車內(nèi)收看電視，特別是支持地面數(shù)字電視、數(shù)字音響等功能的硬盤型導(dǎo)航儀，已經(jīng)成為驅(qū)動導(dǎo)航儀購買意愿的主要因素。

歐洲地區(qū)配備汽車導(dǎo)航儀的汽車低于10%，它與導(dǎo)航儀內(nèi)建各種娛樂功能的日系汽車截然不同，歐系汽車將人機(jī)界面(HMI)當(dāng)作行車支持接口，以高級汽車為中心配備液晶顯示器的車型非常多。

美國地區(qū)的情況又不一樣，由于美國的道路規(guī)劃非常有系統(tǒng)，只要依照街道名稱、號碼就可以到達(dá)目的地，因此對汽車導(dǎo)航儀的需求并不大，反而是全家長距離外出旅游時(shí)，在后座利用液晶顯示器觀賞DVD、電視游樂器的實(shí)時(shí)娛樂用途很發(fā)達(dá)。

車用液晶顯示器的可靠性試驗(yàn)規(guī)范

肩負(fù)路徑導(dǎo)航、行車支持、游戲娛樂發(fā)展的車用液晶顯示器，在汽車嚴(yán)苛環(huán)境條件下，伴隨著汽車導(dǎo)航儀的普及推廣，目前正進(jìn)行重大的應(yīng)用蛻變，最近甚至跨越汽車導(dǎo)航儀，成為汽車儀表的警示與行車輔助用顯示器。

汽車廠商的可靠性評鑒與品管基準(zhǔn)的嚴(yán)苛，根本不是一般家電、計(jì)算機(jī)、數(shù)字電子機(jī)器等消費(fèi)性產(chǎn)業(yè)可以比較的，它涉及高可靠性液晶顯示器的開發(fā)、質(zhì)量管理系統(tǒng)、日常的生產(chǎn)活動，必須建立汽車專用的操作系統(tǒng)。以下本文要介紹車用液晶顯示器的開發(fā)技巧與今后的發(fā)展動向

要求特性

耐環(huán)境性

車用液晶顯示器最基本的要求特性就是耐環(huán)境性，表1是車用液晶顯示器的可靠性試驗(yàn)規(guī)范。隨著汽車廠商的不同，要求條件更嚴(yán)苛的耐環(huán)境試驗(yàn)，例如高溫+95℃、低溫-40℃，高溫高濕65℃、濕度90%，試驗(yàn)時(shí)間2000小時(shí)等特性，面臨這種情況，業(yè)者利用隨機(jī)抽樣樣品進(jìn)行試驗(yàn)，確認(rèn)使用上完全符合耐環(huán)境試驗(yàn)要求的特性。

畫面輝度

與其它用途截然不同的車用液晶顯示器特性首推畫面輝度，主要原因是車用液晶顯示器在室外強(qiáng)烈陽光下，要求很高的影像畫面可視度，一般手機(jī)可以在室內(nèi)或是室外強(qiáng)烈陽光下使用，手機(jī)改變方向或是利用手、身體都可以遮蓋陽光，然而固定在車內(nèi)的液晶顯示器卻無法任意改變方向，因此要求畫面輝度必須超過陽光。

類似汽車導(dǎo)航儀的觸控面板粘貼在畫面上，觸控面板會造成穿透率下降，此外觸控面板的表面會反射外部光線，導(dǎo)致液晶顯示器的可視度降低。

雖然日本SHARP公司將觸控傳感器制作在薄膜晶體管周圍，試圖以此改善觸控面板的光線穿透率與反射問題，不過這樣會使制程與制作成本變得更復(fù)雜、昂貴。

車用液晶顯示器的輝度通常都很高，某些液晶顯示器內(nèi)嵌(In-panel)穿透率低于50%的保護(hù)亞克力板，高級車配合整體設(shè)計(jì)，引擎未啟動時(shí)液晶顯示器畫面呈全黑狀，這種情況汽車廠商特別需要高輝度的液晶顯示器。

一般液晶顯示器將450~500cd/m2的輝度當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)值，某些情況要求450~500cd/m2以上，甚至超過1000cd/m2以上的規(guī)格，主要原因是液晶顯示器的穿透率有一定極限，因此必須大幅提高背光照明模塊的輝度。車用液晶顯示器與手機(jī)、NB、PC的另外一個(gè)差異是輝度的角度特性，因?yàn)檐囉靡壕э@示器的配光特性非常特殊。手機(jī)、NB、PC與其它個(gè)人用電子設(shè)備大多將顯示畫面當(dāng)作正面使用，只要維持正面輝度作為商品就沒問題，不過車用的場合液晶顯示器大多固定在儀表板側(cè)面，從駕駛員與助手席大約30度的角度觀賞畫面，因此汽車與手機(jī)用途的配光特性截然不同，不過這些特性可以透過背光模塊構(gòu)成組件的光學(xué)膜片組合獲得。

車用液晶顯示器若與手機(jī)比較，即使相同畫面面積，光源要求的輝度大約是：

正面輝度的比大約2倍×配光特性構(gòu)成的比大約1.4倍=2.8倍

此處以7寸車用液晶顯示器與2.75寸手機(jī)用液晶顯示器為例，上述2.8倍需要再乘上兩者畫面顯示范圍的面積比大約8.6倍，接著再依此單純計(jì)算車用液晶顯示器的光源大約需要24倍，換句話說車用背光照明模塊的消費(fèi)電力、發(fā)熱、成本，都比小型攜帶用機(jī)器大非常多。

CCFL與LED輝度的顯示特性

車用液晶顯示器背光照明模塊的光源主要使用冷陰極燈管(CCFL)，低溫時(shí)特別是點(diǎn)燈后數(shù)分~數(shù)十分輝度才會體現(xiàn)，例如－20℃點(diǎn)燈開始的輝度是常溫穩(wěn)定狀態(tài)的10~20%左右，因此冷陰極燈管方式的液晶顯示器，低輝度一直被視為重大課題。到目前為止液晶面板廠商曾經(jīng)針對背光照明模塊設(shè)計(jì)各種對策，例如降低冷陰極燈管的氣體壓力、電流調(diào)節(jié)器(Boost)，不過一般認(rèn)為根本解決對策是背光照明模塊LED化。